年产三万吨乙酸乙酯工艺过程能量集成 毕业论文(7)

安徽建筑工业学院本科毕业设计

（5）组成： 馏出液组成：

kg/h

kmol/h

xE=0.62 4865 55.28

L/D=8, L=8D, V=L＋D=9D;

来自塔顶的蒸气组成：

kg/h

xW=0.292 469 xA=0.088 528

26.06 11.48 92.82

xE=0.62 4865×9=43785

xW=0.292 469×9=5192.28 xA=0.088 528×9=4752

塔底残液组成： kg/h kmol/h xE=0.010 189

2.15

xW=0.7075 13045 724.72 xA=0.2825 13335 289.89 1016.76

来自塔Ⅰ的进料组成： kg/h kmol/h xE=0.123 3810 43.30

xW=0.235 1905 105.83 xA=0.642 13335 289.90 439.05

来自沉降器组成： kg/h kmol/h xE=0.018 1055 11.99

xW=0.968 11607 644.83 xA=0.014 528

11.48

668.3

总加料量=439.65＋668.3=1107.35kmol/h

V'=L'－W=L＋F－W=8D＋F－W=8×192.82＋1209.29－1016.76=935.09kmol/h 来自塔底的蒸气组成：

kg/h

yE=0.065 0.065×935.09×88=5348.71

31

年产三万吨乙酸乙酯工艺过程能量集成

yW=0.411 0.411×935.09×18=6917.80

yA=0.524 0.524×935.09×46=22539.41

4.2 热量计算，水汽消耗，热交换面积

（1）塔顶蒸气冷凝（由71℃气相冷凝至71℃液相） q =ΣW·λ

=43785×371.14＋4221×2329＋4752×852.66

=3.01×10 7kJ/h

设冷却水出口温度为61℃

Δtm?(71?20)?(71?60)?33.2℃

71?20ln71?60

取K=2000kJ/(m2·h·℃)

S=q/(K·Δtm)

=3.01×10 7÷(2000×33.2) =453.31m2

冷却水用量：W=q/(C·Δt)

=3.01×10 7÷[4.18×(60－20)]

=1.80×105kg/h

(2)馏出液由71℃冷却至37℃ q =ΣW·C·Δt

=[4865×(1.978＋2.145)/2＋469×4.18＋528×(2.91＋3.02)/2]×(71－37)

=444648.26kJ/h

设冷却水出口温度为27℃

?tm?(71?27)?(37?20)?28.4℃

71?27ln37?20

取K=505kJ/(m2·h·℃)

S=q/(K·Δtm)

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=444648.26÷(505×28.4) =31.00m2

冷却水用量：W=q/(C·Δt)

=444648.26÷[4.18×(27－20)]

=15196.15kg/h

(3)塔底： 在79℃时液相变为气相 q =ΣW·λ

=5186.73×364.67＋6708.28×2310＋21856.78×838.94

=35724098.64kJ/h

Δtm=108－79=29℃ 取K=5858kJ/(m2·h·℃)

S=q/(K·Δtm)

=35724098.64÷(5858×29) =210.29m2

在108℃，λH2O=2235kJ/kg

蒸气消耗量：W=q/(λH2O＋C·Δt)

=35724098.64÷[2235＋4.22×(108－79)]

=15154.5kg/h

(4) 来自沉降器的进料加热，由27℃至95℃ q =ΣW·C·Δt

=[1055×(1.947＋2.224)/2＋11607×4.192＋528×(2.46＋3.236)/2]×68

=36622767.64kJ/h Δtm=108－95=13℃ 取K=3050kJ/(m2·h·℃)

S=q/(K·Δtm)

=36622767.64÷(3054×13) =92.38m2

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年产三万吨乙酸乙酯工艺过程能量集成

蒸气消耗量：W=q/(λH2O＋C·Δt)

=36622767.64÷[2325＋4.214×(108－95)]

=1538.91kg/h 将以上计算结果汇总如下表：

表4.3 热量计算和传热面积汇总表

项目

热量kJ/h 冷却水量kg/h 加热蒸汽量kg/h

塔顶蒸气冷凝至沸点71℃ +3.61×10 7 1.80×105 —— 馏出液冷却至37℃

+444648.26 15196.45 —— 蒸馏釜

-35724098.64

——

15154.5

来自沉降器的进料由27℃加

-3662276.76

——

1538.91

热至95℃

4.3 校正热量计算、水汽消耗、热交换面积(对塔Ⅱ)

取基准温度t0=20℃

Ⅰ.塔顶(图a)(H的单位为kJ/h) 流体①

Kg/h t t－t0 Cav λ Hs Hλ E 43785

71

51 2.036 371.14 4546459.26 592339.44

W 5192.28 4.185 2329 900909.14 9830709 A

4615.38 2.65 852.6 642235.8 4051840.32 6089601.2 14474888.76

H=6089601.2 流体② H=H(1)－Hλ(1)=HS(1)= 6089601.2

流体③ H=(5/6)×H(2)=6704127.2×(5/6)=5074667.76

34

热交换器

传热面积m2 453.31 31.00 210.29

92.38

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流体④ H=(1/6)×H(2)=6704127.2×(1/6)=1014933.53 流体⑤

Kg/h t t－t0 Cav Hs H E W A

流体⑥和流体⑧ t=15℃， ∴H=0

流体⑦

Kg/h t t－t0 Cav H W 1.80×105 61 41 4.182 30863160 流体⑨

Kg/h t t－t0 Cav H W 15169.45 27 7 4.18 444648.127 Ⅱ.来自沉降器的进料(图b) 流体⑩

Kg/h t t－t0 Cav Hs H E W A 流体○11

Kg/h t t－t0 Cav Hs H E W

1055

95 75 2.076 164263.5

1055

27

7 1.937 14304.745

4865

37

17 1.952 161440.16

217019.807

469 4.179 33316.167 528 2.48 22260.48

11607 4.14 367814.16 528 2.43 8981.28

391100.185

11607 4.199 3655334.475

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